数据库语言.docx
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数据库语言
数据库语言
SQL全称是“结构化查询语言（Structured Query Language）”
SQL（Structured Query Language）是一种数据库查询和程序设计语言，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统。
SQL同时也是数据库脚本文件的扩展名。
SQL是高级的非过程化编程语言，允许用户在高层数据结构上工作。
它不要求用户指定对数据的存放方法，也不需要用户了解具体的数据存放方式，所以具有完全不同底层结构的不同数据库系统可以使用相同的SQL语言作为数据输入与管理的接口。
它以记录集合作为操作对象，所有SQL语句接受集合作为输入，返回集合作为输出，这种集合特性允许一条SQL语句的输出作为另一条SQL语句的输入，所以SQL语句可以嵌套，这使他具有极大的灵活性和强大的功能，在多数情况下，在其他语言中需要一大段程序实现的功能只需要一个SQL语句就可以达到目的，这也意味着用SQL语言可以写出非常复杂的语句。
结构化查询语言（Structured Query Language）最早是IBM的圣约瑟研究实验室为其关系数据库管理系统SYSTEM R开发的一种查询语言，它的前身是SQUARE语言。
SQL语言结构简洁，功能强大，简单易学，所以自从IBM公司1981年推出以来，SQL语言得到了广泛的应用。
如今无论是像Oracle、Sybase、Informix、SQL Server这些大型的数据库管理系统，还是像Visual Foxporo、PowerBuilder这些PC上常用的数据库开发系统，都支持SQL语言作为查询语言。
美国国家标准局（ANSI）与国际标准化组织（ISO）已经制定了SQL标准。
ANSI是一个美国工业和商业集团组织，负责开发美国的商务和通讯标准。
ANSI同时也是ISO和International Electrotechnical Commission（IEC）的成员之一。
ANSI 发布与国际标准组织相应的美国标准。
1992年，ISO和IEC发布了SQL国际标准，称为SQL-92。
ANSI随之发布的相应标准是ANSI SQL-92。
ANSI SQL-92有时被称为ANSI SQL。
尽管不同的关系数据库使用的SQL版本有一些差异，但大多数都遵循 ANSI SQL 标准。
SQL Server使用ANSI SQL-92的扩展集，称为T-SQL，其遵循ANSI制定的 SQL-92标准。
SQL语言包含4个部分：
※ 数据定义语言（DDL），例如：
CREATE、DROP、ALTER等语句。
※ 数据操作语言（DML），例如：
INSERT、UPDATE、DELETE语句。
※ 数据查询语言（DQL），例如：
SELECT语句。
※ 数据控制语言（DCL），例如：
GRANT、REVOKE、COMMIT、ROLLBACK等语句。
SQL语言包括三种主要程序设计语言类别的陈述式：
数据定义语言（DDL），数据操作语言（DML）及数据控制语言（DCL）。
--数据操作 SELECT --从数据库表中检索数据行和列 INSERT --向数据库表添加新数据行 DELETE --从数据库表中删除数据行 UPDATE --更新数据库表中的数据 --数据定义 CREATE TABLE --创建一个数据库表 DROP TABLE --从数据库中删除表 ALTER TABLE --修改数据库表结构 CREATE VIEW --创建一个视图 DROP VIEW --从数据库中删除视图 CREATE INDEX --为数据库表创建一个索引 DROP INDEX --从数据库中删除索引 CREATE PROCEDURE --创建一个存储过程 DROP PROCEDURE --从数据库中删除存储过程 CREATE TRIGGER --创建一个触发器 DROP TRIGGER --从数据库中删除触发器 CREATE SCHEMA --向数据库添加一个新模式 DROP SCHEMA --从数据库中删除一个模式 CREATE DOMAIN --创建一个数据值域 ALTER DOMAIN --改变域定义 DROP DOMAIN --从数据库中删除一个域 --数据控制 GRANT --授予用户访问权限 DENY --拒绝用户访问 REVOKE --解除用户访问权限 --事务控制 COMMIT --结束当前事务 ROLLBACK --中止当前事务 SET TRANSACTION --定义当前事务数据访问特征 --程序化SQL DECLARE --为查询设定游标 EXPLAN --为查询描述数据访问计划 OPEN --检索查询结果打开一个游标 FETCH --检索一行查询结果 CLOSE --关闭游标 PREPARE --为动态执行准备SQL 语句 EXECUTE --动态地执行SQL 语句 DESCRIBE --描述准备好的查询 ---局部变量 declare @id char（10） --set @id = '10010001' select @id = '10010001' ---全局变量 ---必须以@@开头
数据库系统的结构
1.数据库系统的三级模式结构
数据库管理系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。
外模式（external schema），或子模式（subschema）或用户模式（user schema），是指数据库用户所看到的数据结构，是用户看到的数据视图。
模式（schema）或逻辑模式（logic schema），是数据库中对全体数据的逻辑结构和特性的描述，是所有用户所见到的数据视图的总和。
外模式是模式的一部分。
内模式（internal schema），或存储模式（storage schema），或物理模式（physical schema），是指数据在数据库系统内的存储介质上的表示，即对数据的物理结构和存取方式的描述。
模式描述的是数据的全局的逻辑结构，决定了DBMS的功能。
外模式涉及的仅是局部的逻辑结构，是模式的子集，是对模式的调用。
数据库系统的三级模式是对数据进行三个层次抽象的工具。
通过三级模式，把对数据的具体组织留给DBMS来完成，使得用户能在高层次上处理数据的逻辑结构，而不必关心数据的物理结构。
为了实现这三个层次这间的联系，DBMS在沟通三级模式中提供了两个映象：
外模式-模式映象模式-内模式映象
（1）模式 模式规定了数据库中全部数据的一个逻辑表示或描述形式。
模式既不同于内模式，也不同于外模式。
它比内模式抽象，不涉及数据的物理结构和存储介质。
它与具体的应用程序或高级语言无关。
（2）外模式 外模式是个别用户的数据视图，即与某一应用有关的数据的逻辑表示。
（3）内模式 内模式是全部数据库的内部表示或底层描述，是用来定义数据的物理结构和存取方式的。
（4）二级映象 对于同一个模式，可以有任意多个外模式。
外模式-模式的映象定义了某个外模式和模式之间的对应关系。
这些映象的定义通常包含在各自的外模式中。
当模式改变时，外模式-模式的映象要做相应的改变，以保证外模式的不变性。
这是数据库管理员（DBA）的责任。
模式-内模式的映象定义了数据逻辑结构和存储结构之间的对应关系。
例如，字段的内部表示等。
当数据库的存储结构改变时，模式-内模式的映象也须做相应的修改，以使得模式保持不变性。
这仍是DBA的责任。
正是由于上述二级映象的功能及其自动实现，使得数据库系统中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性，从而大大地方便了用户的使用。
（5）概念模式与模式ANSI研究组于1975年2月提出一个临时报告。
1978年提出一个最终报告，称之为ANˉSI/SPARC报告，简称为SPARC报告。
SPARC报告中指出，数据库管理系统应具有三级模式的结构，即概念模式、外模式和内模式。
其中外模式和内模多与上面所讲的大致相当。
但SPARC报告中的概念模式是指一个组织或部门所对应的现实世界的真实模型，即概念模型。
概念模式仅描述实体及其属性和联系，不涉及机器世界的概念。
概念模型是信息世界范畴内的信息的结构，而模式是机器世界范畴内的概念模型的逻辑表示。
概念模型独立于具体的计算机系统，甚至是和计算机无关的，是一个组织或部门的模型。
常用的描述概念模式的方法是E-R方法。
模式是依赖于具体的计算机及其DBMS的。
模式通过三种具体模型：
层次模型、网状模型和关系模型来加以实现。
概念模式必须转换成具体的数据模型，然后才能在相应的DBMS上实现。
概念模型和模式都是描述信息或数据的整体结构的，然而它们是在不同的抽象层次上加以描述的。
概念模型离机器更远，形式化程度低。
从远离机器的观点看，概念模型更抽象些，但更接近现实世界。
而模式描述使用的是形式化的语言-模式 DDL，而概念模型描述使用的是E-R图和一些自然语言。
2.使用数据库的计算机系统结构
广义地讲，实际上使用数据库的计算机系统由下列几个部分组成的：
（1）硬件部分 包括主机、外部存储设备、网络设备和电源等。
（2）软件部分 包括操作系统、DBMS、编译系统和应用开发工具软件等。
（3）人员 包括数据库管理员（Data Base Administrator-DBA），系统分析员（System Anaˉlyst）、应用程序员（Application Programmer）和用户（User）。
3.数据库管理系统
数据库管理系统DBMS是数据库系统的核心。
DBMS是负责数据库的建立、使用和维护的软件。
DBMS建立在操作系统之上，实施对数据库的统一管理和控制。
用户使用的各种数据库命令以及应用程序的执行，最终都必须通过DBMS。
另外，DBMS还承担着数据库的安全保护工作，按照DBA所规定的要求，保证数据库的完整性和安全性。
DBMS的主要功能包括以下几个主要方面：
（1）数据库的定义功能 DBMS通过提供数据描述语言（也称数据定义语言）（Data Descripˉtive Language———DDL）来对外模式、模式和内模式加以描述。
然后模式翻译程序把用DDL写的各种模式的定义源码翻译成相应的内部表示，形成相应的目标形式，分别叫目标外模式、目标模式、目标内模式，这些目标模式是对数据库的描述，而不是数据本身。
（目标）模式只刻画了数据库的形式或框架，而不包括数据库的内容。
这些目标模式被保存在数据字典（或系统目标）之中，作为DBMS存取和管理数据的基本依据。
例如，DBMS根据这些模式定义，进行物理结构和逻辑结构的映象，进行逻辑结构和用户视图的映象，以导出用户要检索的数据的存取方式。
（2）数据操纵功能 DBMS提供数据操纵语言（Data Manipulation Language———DML）实现对数据库中数据的一些基本操作，如：
检索、插入、修改、删除和排序等等。
DML有两类：
一类是嵌入主语言的，如嵌入到 C或COBOL等高级语言中。
这类DML语言本身不能单独使用，故此称为宿主型的DML或嵌入式DML。
另一类是非嵌入式语言（包括交互式命令语言和结构化语言），它的语法简单，可以独立使用，由单独的解释或编译系统来执行，所以一般称为自主型或自含型的DML。
命令语言是行结构语言，单条执行。
结构化语言是命令语言的扩充或发展，增加了程序结构描述或过程控制功能，如循环、分支等功能。
命令语言一般逐条解释执行。
结构化语言可以解释执行，也可以编译执行。
现在DBMS一般均提供命令语言的交互式环境和结构环境两种运行方式，供用户选择。
DBMS控制和执行DML语句（或DML程序），完成对数据库的操作。
对于自主型的结构化的DML，DBMS通常采用解释执行的方法，但也有编译执行的方法，而且编译执行的越来越多。
另外，很多系统同时设有解释和编译两种功能，由用户选其一。
对于嵌入型或缩主型DML，DBMS一种提供两种方法：
①预编译方法。
②修改和扩充主语言编译程序（亦称增强编译方法）。
预编译方法是，由DBMS提供一个预处理程序，对源程序进行语法扫描，识别出DML语句，并把这些语句转换成主语言中的特殊调用语句。
主语言必须和DML有调用接口。
这样在连接形成目标时和主语言语句一起形成可执行的目标。
（3）数据库运行管理 数据库运行期间的动态管理是DBMS的核心部分，包括并发控制、存取控制（或安全性检查、完整性约束条件的检查）、数据库内部的维护（如索引、数据字典的自动维护等）、缓冲区大小的设置等等。
所有的数据库操作都是在这个控制部分的统一管理下，协同工作，以确保事务处理的正常运行，保证数据库的正确性、安全性和有效性。
（4）数据库的建立和维护功能 数据库的建立和维护包括初始数据的装入、数据库的转储或后备功能、数据库恢复功能、数据库的重组织功能和性能分析等功能，这些功能一般都由各自对应的实用功能子程序来完成。
DBMS随软件产品和版本不同而有所差异。
通常大型机上的DBMS功能最全，小型机上的DBMS功能稍弱点，微机上的DBMS更弱些。
但是，目前，由于硬件性能和价格的改进，微机上的DBMS功能越来越全。
关系数据库的标准语言———SQL
1.SQL概述SQL的英语名称是结构查询语言（Structured Query Language）
实际上它的功能包括查询（Query）、操纵（Manipulation）、定义（Definition）和控制（Control）
四个方面，是一个综合的、通用的、功能极强的关系数据库语言。
SQL支持数据库的三级模式结构。
2.SQL的数据定义功能SQL的数据定义功能包括三部分：
定义基本表，定义视图和定义索引。
它们是：
CREATE TABLE CREATE VIEW CREATE INDEX DROP TABLE DROP VIEW DROP INDEX SQL的数据定义功能可用于定义和修改模式（如基本表），定义外模式（如视图）和内模式（如索引）。
3.基本表的定义与删除
定义基本表的语句格式为：
CREATE TABLE表名 （列名1 类型［NOT NULL］
［，列名2类型［NOT NULL］］…）
［其他参数］;
其中，任选项“其它参数”是与物理存储有关的参数。
根据具体系统的不同而不同。
删除基本表的语句为：
DROP TABLE表名;删除索引的语句为：
DROP INDEX索引名;删除索引的同时把有关索引的描述也从数据字典中删去。
但表的内涵仍存在且其数据外延内容不变。
把一个基本表的定义连同表上所有的记录、索引以及由此基本表导出的所有视图全部都删除，并释放相应的存储空间。
4.索引的建立与删除
对一个基本表，可以根据应用环境的需要建立若干索引，以提供多种存取方式。
通常，索引的建立和删除由DBA或表的主人（即建立表的人）负责。
用户不必也不能在存取数据时选择索引。
存取路径的选择由系统自动进行。
索引的描述存放在数据字典中。
建立索引的语句格式为：
CREATE［UNIQUE］ INDEX索引名ON基本表名（列名［次序］［，列名［次序］］…）［其他参数］;这里的任选项———其他参数是与物理存储有关的参数。
索引可以建在一列或几列上。
圆括号内是索引列的顺序说明表。
其中的任选项———次序，指定了索引值排序的次序。
可取ASC（升序）或DESC（降序）。
缺省值为升序。
UNIQUE表示每一索引值只对应唯一的数据记录。
5.SQL的数据操纵功能
SQL的数据操纵功能包括SELECT，INSERT，DELETE和UPDATE四个语句，即检索和更新（包括增、删、改）两部分工能。
检索就是查询。
SQL更新语句SQL的更新语句
包括修改，删除和插入三类语句。
①修改（UPDATE）（亦称为更新）
修改语句的一般格式为：
UPDATE表名
SET字段=表达式［，字段=表达式］…
［WHERE谓词］;
修改指定表中满足谓词（或条件）的元组，把这些元组按SET子句中的表达式修改相应属性或字段上的值。
②删除（DELETE）
删除语句一般格式为：
DELETE FROM表名
［WHERE谓词］;
从指定表中删除满足谓词的那些记录。
没有WHERE子句时表示删去此表中的全部记录，但此表的定义仍在数据字典中，只是一个空表。
DELETE只对表外延操作，不对内涵操作。
③插入（INSERT）插入语句的一般格式为：
INSERT INTO表名［（字段名［，字段名］…）］
valueS（常量［，常量］…）;
或
INSERT
INTO表名［（字段名［，字段名］…）］
子查询;
第一种格式把一个新记录插入指定的表中。
第二种格式把子查询的结果插入表中。
若表中有些字段在插入语句中没有出现，则这些字段上的值取空值 NULL。
当然在表定义中说明了NOT NULL的字段在插入时不能取NULL。
若插入语句中没有指出字段名，则新记录必须在每个字段上均有值。
6.视图
视图是从一个或几个基本表（或视图）导出的表。
某一用户可以定义若干视图。
因此对某一用户而言，按ANSI/SPARC报告的观点，他的外模式是由若干基本表和若干视图组成的。
视图和基本表不同，视图是一个虚表，即视图所对应的数据不实际存储在数据库中，数据库中只存储视图的定义（存在数据字典中）。
视图一经定义就可以和基本表一样被查询、被删除（DROP），也可以用来定义新的视图，但更新（增、删、改）操作将有一定限制。
视图可以理解成一个数据库，只有内涵保存在数据库字典中，而无外延存储;其外延是在使用时动态地生成的或计算出来的。
（1）视图的定义与删除
SQL建立视图的语句格式为：
CREATE VIEW视图名［（字段名［，字段名］…）］
AS子查询
［WITH CHECK OPTION谓词］;
视图可以删除，语句格式为：
DROP VIEW视图名;
视图的定义就从数据字典中删除。
由此视图导出的其它视图也将自动被删除。
若导出此视图的基本表删除了，则此视图也将自动删除。
（2）视图的查询语句
视图定义后，用户可以如同基本表那样对视图查询。
（3）视图的更新语句对视图的更新最终要转换成对基本表的更新（这里的更新，指INSERT，UPDATE和DELETE三类操作）。
在关系数据库中，并非所有的视图都是可更新的，也就是说，有些视图的更新不能唯一地有意义地转换成对基本表的更新。
（4）视图的优点视图的概念具有很多优点，主要有：
（1）视图对于数据库的重构造提供了一定程度的逻辑独立性;
（2）简化了用户观点;
（3）视图机制使不同的用户能以不同的方式看待同一数据;
（4）视图机制对机密数据提供了自动的安全保护功能。
7.SQL的数据控制功能
SQL数据控制功能是指控制用户对数据的存取权力。
某个用户对某类数据具有何种操作权力是由DBA决定的。
这是个政策问题而不是技术问题。
数据库管理系统的功能是保证这些决定的执行。
为此它必须能：
（1）把授权的决定告知系统，这是由SQL的GRANT和REVOKE语句来完成的。
（2）把授权的结果存入数据字典。
（3）当用户提出操作请求时，根据授权情况进行检查，以决定是执行操作请求还是拒绝之。
授权语句的一般格式为：
GRANT权力［，权力］…［ON对象类型对象名］ TO用户［，用户］…，
［WITH GRANT OPTION］;
对不同类型的操作对象可有不同的操作权力。
（1）对基本表、视图及其字段的操作权力有查询、插入、更新、删除以及它们的总和ALL PRIVILEGE。
（2）对基本表的操作权力还有修改（ALTER）和建立索引（INDEX）。
（3）对数据库的操作权力有建立表（CREATETAB）。
某用户有了此权力就可以使用Create table建立基本表。
称他为表的主人，拥有对此表的一切操作权力。
（4）对表空间的权力有使用（USE）数据库空间存储基本表的权力。
（5）系统权力有建立新数据库（CREATEDBA）的权力。
GRANT语句中的任选项WITH GRANT OPTION的作用是使获得某种权力的用户可以把权力再授予别的用户。
8.嵌入式SQL
把SQL嵌入主语言使用时必须解决三个问题：
（1）区分SQL语句与主语言语句。
这是通过在所有的SQL语句前加前缀EXEC SQL来解决的。
SQL语句结束标志随主语言不同而不同，如PL/1用分号（;），COBOL用EMD-EXEC来表示。
SQL语句首先由预编译程序加以处理，转换为主语言编译程序能够识别的形式，然后交主语言编译程序进一步处理。
（2）数据库工作单元和程序工作单元之间的通信。
SQL语句中可以使用主语言的程序变量（简称主变量），这些变量名前加冒号（：
）作标志，以区别地字段名，程序中使用的任何表（基本表或视图）都要用EXEC SQL DECLARE语句加以说明。
一则使程序更加清晰，二则使预编译程序能作某些语法检查。
SQL语句执行后，系统要反馈给应用程序若干信息，这些信息送到 SQL的通信区SQL CA。
SQL CA用语句EXEC SQL INCLUDE加以定义。
在SQL CA中有一个状态指示字段SQL CODE。
当SQL CODE为零时，表示SQL语句执行成功，否则返回一个错误代码（负值）或警告信息（正值）。
程序员应该在每个SQL语句之后测试SQL CODE的值，以便处理各种情况。
（3）一个SQL语句原则上可产生或处理一组记录，而主语言一次只能处理一个记录，为此必须协调两种处理方式。
这是用游标（Cursor）来解决的。
下面首先讨论不需要游标的DML语句，然后讨论使用游标的DML语句。
9.不用游标的DML语句
不需要游标的DML语句有：
查询结果为单记录的SELECT语句UPDATE（除了CURRENT形式的UPDATE）语句DELETE（除了CURRENT形式的DELETE）语句INSERT语句
（1）查询结果为单记录的SELECT语句这类语句的一般格式是：
（主语言为PL/1）EXEC SQL SELECT目标列INTO主变量［空值标志］FROM基本表（或视图）［WHERE条件表达式］;SELECT语句从数据库中找到符合条件的记录，把结果放到主变量中。
（2）UPDATE语句
（3）DELETE语句
（4）INSERT语句
10.使用游标的DML语句
一般情况下SELECT语句的查询结果是记录的集合而不是单个记录，为此需要用游标机制作为桥梁，把集合操作转换为单记录处理。
与游标有关的语句有四个：
（1）定义游标。
游标是与某一查询结果相联系的符号名。
用DECLARE语句定义。
这是一个说明语句。
与游标相对应的SELECT语句这时并不执行。
（2）打开（OPEN）游标。
打开游标语句使游标处于活动状态。
与游标相应的查询语句被执行。
游标指向查询结果集中的第一个记录之前。
（3）推进（FETCH）游标。
把游标向前推进一个记录，并把游标指向的当前记录中的字段值取出，放到INTO子句后相应的主变量中。
FETCH语句常常用于循环，以借助主语言功能逐一处理结果集中的数据。
（4）关闭（CLOSE）游标。
关闭游标，使它不再和原来的查询结果相联系。
关闭了的游标可以再次被打开，与新的查询结果集相联系。
使用CURRENT形式的UPDATE和删除语句应注意：
（1）若游标定义中的SELECT语句带有UNION或ORDER BY子句，或者这个SELECT语句相当于定义了一个不可更新的视图，则不能用这两个更新语句。
（2）若使用CURRENT形式的UPDATE语句，则游标定义中要包括FOR UPDATE子句，指出更新的字段（SET子句中使用的字段）。
因此，游标定义语句的一般格式为：
EXEC SQL DECLARE游标名CURSOR FOR子查询UNION子查询…［FOR UPDATE OF字段名［，字段名］…|ORDER-BY-子句］;
11.SQL的事务处理功能
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